27、生物医学信号分析技术：从心音到多模态监测

生物医学信号分析技术：从心音到多模态监测

在生物医学领域，信号分析技术对于疾病诊断、生理机制研究等方面起着至关重要的作用。本文将深入探讨心音听诊和耳声发射分析的相关技术，以及多模态生物医学信号分析的重要性和应用。

心音听诊与分析

心音听诊是医学诊断中的重要手段，不同的时间 - 频率方法，如小波变换和匹配追踪（MP），以及基于自回归方法的参数化方法，都适用于心音图（PCG）分析。这些方法的选择取决于具体要解决的问题。

耳声发射分析

耳声发射（OAEs）是内耳对刺激产生的微弱声学信号，有时也会自发产生。它可以通过放置在耳道中的敏感麦克风进行测量，典型频率范围为 0.5 至 6 kHz。根据刺激方式和测量时间的不同，OAEs 可分为瞬态诱发耳声发射（TEOAEs）、同步自发耳声发射（SSOAEs）和畸变产物耳声发射（DPOAEs）。

TEOAEs 通常在刺激开始后的 20 ms 窗口内测量，SSOAEs 则在 80 ms 窗口内记录，而 DPOAEs 由两个特定频率的音调 f1 和 f2 产生，发射信号在 2f1 - f2 频率处振幅最大。OAEs 自被 Kemp 首次记录以来，迅速成为诊断听力障碍的重要工具，但关于其产生机制，目前存在行波理论和共振理论两种观点。

在测量过程中，连续的 OAEs 会存储在两个缓冲区中，这两个缓冲区平均值的相关性可作为信号可重复性和质量的指标。通常，区分正常听力受试者和感音神经性听力损失患者的 TEOAE 响应，基于两个缓冲区获得的 TEOAE 响应的可重复性、信噪比（S/N）和整体 TEOAE 响应水平。有时也会考虑信号的频率特性，OAE 测量设备通常允许计算傅里叶频谱。